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Apr 08, 2024

Georgia Tech 연구원, 성능 향상을 위한 알루미늄 호일 배터리 개발

높은 에너지 밀도와 안정성은 좋은 배터리의 핵심 특성입니다. 지난 30년 동안 리튬 이온 배터리가 시장을 지배해 왔지만, 배터리 연구자들은 이제 더 안전한 배터리를 찾고 있습니다.

높은 에너지 밀도와 안정성은 좋은 배터리의 핵심 특성입니다. 리튬 이온 배터리가 지난 30년 동안 시장을 지배해 왔지만 이제 배터리 연구자들은 더 안전하고, 저렴하며, 더 강력한 대안을 찾고 있습니다.

조지아 공과대학(Georgia Institute of Technology)의 조지 W. 우드러프 기계공학부 및 재료과학 및 공학부의 부교수인 매튜 맥도웰(Matthew McDowell)이 이끄는 연구팀은 에너지 밀도가 더 높은 알루미늄 호일 배터리를 개발하는 데 상당한 진전을 이루었습니다. 그리고 더 큰 안정성.

알루미늄을 배터리 소재로 사용하면 몇 가지 장점이 있습니다. 비용 효율적이고 재활용성이 높으며 작업하기 쉽습니다. 이전에는 알루미늄이 몇 번의 충전-방전 주기 후에 부서지고 파손되는 경향이 있어 배터리에 적합하지 않은 것으로 간주되었지만, 전고체 배터리의 도입으로 판도가 바뀌었습니다.

불연성 고체재료를 사용하는 전고체 배터리는 기존 리튬이온 배터리보다 안전하다고 평가된다. 또한 이러한 배터리를 사용하면 새로운 고성능 활성 물질을 통합할 수 있습니다.

Georgia Tech 팀은 선도적인 알루미늄 제조업체이자 세계 최대의 알루미늄 재활용 업체인 Novelis와 협력하여 배터리 양극 소재로서 알루미늄 호일의 잠재력을 탐구했습니다. 순수 알루미늄 호일은 배터리 테스트에서 성능이 좋지 않았지만 연구원들은 독특한 미세 구조를 가진 호일을 만들기 위해 소량의 다른 재료를 혼합하는 실험을 했습니다.

100가지가 넘는 다양한 재료를 테스트한 결과, 연구팀은 미세 구조가 수정된 알루미늄 양극이 전고체 배터리에서 향상된 성능과 안정성을 나타내는 것을 발견했습니다. 알루미늄 음극은 다른 음극재보다 더 많은 에너지와 리튬을 저장할 수 있어 에너지 밀도가 더 높은 배터리를 만들 수 있다.

알루미늄 양극의 주목할만한 장점 중 하나는 비용 효율성입니다. 호일을 배터리 구성 요소로 직접 사용하면 여러 제조 단계가 생략되어 생산 공정이 더욱 효율적이고 저렴해집니다.

알루미늄 양극 배터리의 개발은 전기 자동차 및 전기 항공기 산업에 중요한 의미를 갖습니다. 전기 자동차는 한 번 충전으로 더 먼 거리를 이동할 수 있고, 전기 항공기는 단거리 비행의 한계를 극복할 수 있습니다. McDowell 팀의 알루미늄 양극 배터리는 보다 강력한 배터리 기술의 길을 열 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

연구팀은 현재 크기가 알루미늄의 거동에 어떤 영향을 미치는지 더 자세히 이해하기 위해 배터리 크기를 확장하고 있습니다. 그들은 또한 배터리 시스템을 위한 매우 저렴한 포일을 개발하기 위해 다른 재료와 미세 구조를 적극적으로 탐색하고 있습니다.

전반적으로, 이번 연구는 새로운 지식과 전고체 배터리 기술 덕분에 배터리 소재로서 알루미늄의 부활을 보여줍니다. 알루미늄 호일 배터리의 유망한 성능은 보다 에너지 최적화되고 비용 효율적인 배터리 셀 아키텍처의 가능성을 열어줍니다.

참고문헌:Liu, Y., et al. (2023). 전고체 리튬 이온 배터리용 다상 미세 구조의 알루미늄 호일 음극. 네이처커뮤니케이션즈. doi.org/10.1038/s41467-023-39685-x.